ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №6
Жесткость воды.
Цель работы: Методом комплексонометрии определить общую жесткость воды; методом нейтрализации определить карбонатную, временную и постоянную жесткость.
Жесткость воды обусловлена наличием в ней растворимых солей кальция, магния. Жесткостью называется количество мг-экв ионов Са2+, Mg2+, содержащихся в 1л воды. 1 мг-экв (русский градус жесткости) соответствует 40,08/2=20,04 мг/л Са2+ или 24,3/2=12,15 мг/л Mg2+.
Различают общую, карбонатную, временную и постоянную и некарбонатную жесткость.
Общей жесткостью называется суммарная концентрация ионов Са2+, Mg2+ или солей кальция, магния.
Временной жесткостью называется часть общей жесткости, удаляющаяся кипячением воды при атмосферном давлении Она равна разности между общей и постоянной жесткостью. Обусловлена наличием в воде гидрокарбонатов калия и магния, которые при кипячении разлагаются:
Ca(HCO3)2 = CaС03 + СO2 + Н2O
Mg(HCO3)2 = Mg(OH)2 + 2СО2
Постоянной жесткостью называется часть общей жесткости, остающаяся после кипячения воды при атмосферном давлении. Она обусловлена наличием кальциевых и магниевых солей серной, соляной, азотной, фосфорной и кремниевой кислот, которые при кипячении воды остаются в растворе.
Карбонатной жесткостью называется часть общей жесткости, эквивалентная концентрации карбонатов и гидрокарбонатов кальция и магния.
Некарбонатной жесткостью называется часть общей жесткости, она равна разности между общей и карбонатной жесткостью.
По жесткости воду разделяют на: очень мягкую (0-1,5мг-экв/л солей), мягкую (1,5-3), средней жесткости (6-10) и очень жесткую (свыше 10).
По ГОСТ 1974-82 допустимая жесткость воды для хозяйственно- питьевого водоснабжения должна составлять не более 7мг-экв/л. Соли, обусловливающие жесткость воды, не являются вредными для живых организмов, однако наличие их в воде в больших количествах нежелательно, поскольку вода становится непригодной для хозяйственно-бытовых нужд.
Процесс, приводящий к снижению жесткости воды, называется умягчением. Умягчение сводится к уменьшению концентрации солей кальция и магния. Существующие способы умягчения воды можно разделить на три группы: реагентные методы: содово-известковый, щелочью, солями бария, фосфатами; метод ионного обмена с использованием ионитов; термический метод.
Определяют жесткость объемным методом - комплексонометрическим и нейтрализации.
Определение общей и временной жесткости воды комплексонометрическим методом.
Это наиболее точный и распространенный метод определения общей жесткости, основанный на образовании ионами Са2+ и Mg2+ прочных внутрикомплексных соединений с двунатриевой солью этилендиаминтетрауксусной кислоты Na2Н2Еdta или трилоном Б:
При титровании воды трилоном Б происходит связывание ионов кальция и магния, а в раствор уходят ионы водорода, что приводит к увеличению кислотности воды. Накопление ионов водорода выше определенных значений, может вызвать разрушение образовавшегося комплекса, поэтому титрование ведут при рН=8-10. Такое значение рН достигается с помощью аммиачного буферного раствора. Точка эквивалентности определяется с помощью металл-индикаторов Н2Ind: мурексид. кислотный хромоген черный и другие, которые образуют с ионами кальция и магния менее стойкие комплексы, чем внутрикомплексные соединения трилона Б, разрушающиеся в процессе титрования. Поэтому в точке эквивалентности малиново-красная окраска раствора переходит в синюю, обусловленную окраской аниона индикатора Ind:
Н2 Ind = 2Н+ + Ind2-
Малиново-красный синий
Са2+ + Ind2- = Са Ind
Вишнево-красный (рН=8-10)
СаInd + Na2Н2Еdta = СаNa2Еdta + 2Н+ + Ind2-
Бесцветный синий
Опыт 1. Определение общей жесткости
Ход определения. В коническую колбу на 250мл пипеткой отобрать 100мл исследуемой воды, добавить 5мл аммиачной буферной смеси и на кончике лопатки (несколько крупинок) индикатора. Окрашенный раствор титровать рабочим раствором трилона Б до перехода вишнево-красной окраски в синюю. Внимание! Окраска раствора от избытка трилона Б остается неизменной, поэтому в конце титрования рабочий раствор трилона Б следует прибавлять по каплям. Записать результаты титрования.
Расчет. Общую жесткость воды рассчитать по формуле (1), используя закон эквивалентов для растворов:
Сн(тр.Б) · V(тр.Б)
Жоб = · 1000, (1)
V(H2O)
где Жоб - общая жесткость воды, мг-экв/л; Сн(тр.Б.) - нормальность трилона Б, моль/л; У(тр.Б) - объем трилона Б, пошедший на титрование, мл; V(H2O) - объем пробы воды, мл.